板式换热器的换热计算方法.docx

板式换热器的计算方法 板式换热器的计算是一个比较复杂 的过程，目前比较流行的方法是对数平均温差法和 NTU 法。在计算机没有普及的时候，各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数曲线估算方法。目前， 越来越多的厂家采用计算机计算，这样， 板式换热器的工艺计算变得快捷、方便、准确。以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法，该方法是以传热和压降准则关联式为基础的设计计算方法。 以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的： 总传热量 总传热量(单位:kW). 一次侧、二次侧的进出口温度 一次侧、二次侧的允许压力降 最高工作温度 最大工作压力 最大工作压力 如果已知传热介质的流量，比热容以及进出口的温度差，总传热量即可计算得出。 温度 T1 = 热侧进口温度T2 = 热侧出口温度t1 = 冷侧进口温度t2= 冷侧出口温度 热负荷  热流量衡算式反映两流体在换热过 程中温度变化的相互关系，在换热器保温良好，无热损失的情况下，对于稳态传热过程，其热流量衡算关系为： （热流体放出的热流量）=（冷流体吸收的热流量） 在进行热衡算时，对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。 无相变化传热过程 式中 Q 冷流体吸收或热流体放出的热 流量，W； m ,m 热、冷流体的质量流量， h c kg/s； C ,C 热、冷流体的比定压热容， ph pc kJ/(kg·K)； T ,t 热、冷流体的进口温度，K； 1 1 T ,t 热、冷流体的出口温度，K。 2 2 有相变化传热过程 两物流在换热过程中，其中一侧物流发生相变化，如蒸汽冷凝或液体沸腾，其热流量衡算式为： 一侧有相变化 两侧物流均发生相变化 ，如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程 式中 r,r ,r 物流相变热，J/kg； 1 2D,D ,D 相变物流量，kg/s 1 2 1 2 对于过冷或过热物流发生相变时的 热流量衡算，则应按以上方法分段进行加和计算。 对数平均温差(LMTD) 对数平均温差是换热器传热的动力， 对数平均温差的大小直接关系到换热器传热难易程度.在某些特殊情况下无法计算对数平均温差,此时用算术平均温差代替对数平均温差，介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方式是 不同的。 在一些特殊情况下，用算术平 不同的。 在一些特殊情况下，用算术平 均温差代替对数平均温差。 逆流时： 并流时： 热长(F) 热长和一侧的温度差和对数平均温差相关联。 F = dt/LMTD 以下四个介质的物理性质影响的传热 密度、粘度、比热容、导热系数 总传热系数 总传热系数是用来衡量换热器传热阻力 的一个参数。传热阻力主要是由传热板片材料和厚度、污垢和流体本身等因素构成。单位：W/m2 ℃ or kcal/h,m2 ℃. 压力降 压力降直接影响到板式换热器的大小，如果有较大的允许压力降，则可能减少换热器的成本，但会损失泵的功率，增加运行费用。一般情况下，在水水换热情况下， 允许压力降一般在 20-100KPa 是可以解接受的。 污垢系数 和管壳式换热器相比，板式换热器中水的流动是处于高湍流状态，同一种介质的相对于板式换热器的污垢系数要小的多。在无法确定水的污垢系数的情况下，在计算时可以保留 10%的富裕量。 计算方法 热负荷可以用下式表示： Q = m · cp · dt Q = k · A · LMTD Q = 热负荷 (kW) m = 质量流速 (kg/s) cp = 比热 (kJ/kg ℃) dt = 介质的进出口温度差 (℃) k = 总传热系数 (W/m2 ℃) A = 传热面积 (m2) LMTD = 对数平均温差 总的传热系数用下式计算： 其中： k=总传热系数(W/m2 ℃) α1 = 一次测的换热系数(W/m2 ℃) α2 = 一次测的换热系数(W/m2 ℃) δ=传热板片的厚度(m) λ=板片的导热系数 (W/m ℃) R1、R2 分别是两侧的污垢系数 (m2 ℃ /W) α1、α2 可以用努赛尔准则式求得。传热效率和传热单元数法 在传热计算中，传热速率方程和热流量衡 算式将换热器和换热物流的各参数关联 起来。当已知工艺物流的流量、进、出温度时，可根据前面介绍的方法，计算平均传热温差△t 及热流量 Q,从而求得所需的 m 传热面积 A，此类问题即前面提及的设计 型计算问题。 然而，当给定两物流的流量、进口温度以及传热面积、传热系数K 时，却难以采取解析方法直接确定两流体的出口温 度。往往需采用试差方法求解。此类问题即前面所提及的操作型计算问题。对此， 若采用 1955 年由凯斯和伦敦导出的传热效率及传热单元数法，则能避免试差而方便地求得其解。 传热效率传热单元数 传热效率 传热单元数 假设冷、热两流体在一传热 在换热器中，取微元面为无穷大的间壁换热器内进